JPH09318129A - 空調システム - Google Patents
空調システムInfo
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- JPH09318129A JPH09318129A JP8153412A JP15341296A JPH09318129A JP H09318129 A JPH09318129 A JP H09318129A JP 8153412 A JP8153412 A JP 8153412A JP 15341296 A JP15341296 A JP 15341296A JP H09318129 A JPH09318129 A JP H09318129A
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- Japan
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- air
- desiccant
- heat
- heat pump
- conditioning system
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
- F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
- F24F3/1411—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant
- F24F3/1423—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant with a moving bed of solid desiccants, e.g. a rotary wheel supporting solid desiccants
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1016—Rotary wheel combined with another type of cooling principle, e.g. compression cycle
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1032—Desiccant wheel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/104—Heat exchanger wheel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1056—Rotary wheel comprising a reheater
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1068—Rotary wheel comprising one rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
- F24F2203/10—Rotary wheel
- F24F2203/1088—Rotary wheel comprising three flow rotor segments
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Central Air Conditioning (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンパクトな構成でかつ高いエネルギー効率
を得ることができる空調システムを提供する。 【解決手段】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
103と、処理空気を低熱源、再生空気を高熱源として
動作して再生空気にデシカント再生用の熱を供給するヒ
ートポンプ200とを備えた空調システムにおいて、処
理空気を、デシカント103に導いて第1の吸着を行
い、さらに熱交換器104に導いてヒートポンプ200
により加熱される前の再生空気との間で熱交換を行って
冷却し、さらにデシカント103に導いて第2の吸着を
行い、さらにヒートポンプ200の低熱源との間で熱交
換を行って冷却するようにした処理空気経路Aが設けら
れている。
を得ることができる空調システムを提供する。 【解決手段】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
103と、処理空気を低熱源、再生空気を高熱源として
動作して再生空気にデシカント再生用の熱を供給するヒ
ートポンプ200とを備えた空調システムにおいて、処
理空気を、デシカント103に導いて第1の吸着を行
い、さらに熱交換器104に導いてヒートポンプ200
により加熱される前の再生空気との間で熱交換を行って
冷却し、さらにデシカント103に導いて第2の吸着を
行い、さらにヒートポンプ200の低熱源との間で熱交
換を行って冷却するようにした処理空気経路Aが設けら
れている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調システムに係
り、特に、デシカントによる水分の吸着処理とヒートポ
ンプによるデシカントの再生処理を連続的に行なうよう
にした空調システムに関する。
り、特に、デシカントによる水分の吸着処理とヒートポ
ンプによるデシカントの再生処理を連続的に行なうよう
にした空調システムに関する。
【0002】
【従来の技術】図9は、USP4,430,864に開
示された従来技術であり、これは、処理空気経路Aと、
再生空気経路Bと、2つのデシカントベッド103A,
103Bと、デシカントの再生及び処理空気の冷却を行
なうヒートポンプ200とを有している。このヒートポ
ンプ200は、2つのデシカントベッド103A,10
3Bに埋設された熱交換器210,220を高低熱源と
して用いるもので、一方のデシカントベッドは処理空気
を通過させて吸着工程を行い、他方のデシカントベッド
は再生空気を通過させて再生工程を行なう。この空調処
理が所定時間行われた後、4方切り換え弁105,10
6を切り換えて、再生及び処理空気を逆のデシカントベ
ッドに流して逆の工程を行う。
示された従来技術であり、これは、処理空気経路Aと、
再生空気経路Bと、2つのデシカントベッド103A,
103Bと、デシカントの再生及び処理空気の冷却を行
なうヒートポンプ200とを有している。このヒートポ
ンプ200は、2つのデシカントベッド103A,10
3Bに埋設された熱交換器210,220を高低熱源と
して用いるもので、一方のデシカントベッドは処理空気
を通過させて吸着工程を行い、他方のデシカントベッド
は再生空気を通過させて再生工程を行なう。この空調処
理が所定時間行われた後、4方切り換え弁105,10
6を切り換えて、再生及び処理空気を逆のデシカントベ
ッドに流して逆の工程を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術においては、ヒートポンプ200の高低の熱源と各デ
シカントがそれぞれ一体化されているために、冷房効果
ΔQに相当する熱量がヒートポンプ(冷凍機)にそのま
ま負荷される。すなわち、ヒートポンプ(冷凍機)の能
力以上の冷房効果が出せない。従って、装置を複雑にし
ただけの効果が得られない。
術においては、ヒートポンプ200の高低の熱源と各デ
シカントがそれぞれ一体化されているために、冷房効果
ΔQに相当する熱量がヒートポンプ(冷凍機)にそのま
ま負荷される。すなわち、ヒートポンプ(冷凍機)の能
力以上の冷房効果が出せない。従って、装置を複雑にし
ただけの効果が得られない。
【0004】そこで、このような問題点を解決するため
に、図10に示すように、再生空気経路Bにヒートポン
プ200の高温熱源220を配して再生空気を加熱し、
処理空気経路Aにヒートポンプ200の低温熱源210
を配して処理空気を冷却するとともに、デシカント10
3通過後の処理空気とデシカント103通過前の再生空
気との間で顕熱交換を行なう熱交換器104を設けるこ
とが考えられる。ここでは、デシカント103が、処理
空気経路Aと再生空気経路Bの双方に跨って回転するデ
シカントロータを用いている。
に、図10に示すように、再生空気経路Bにヒートポン
プ200の高温熱源220を配して再生空気を加熱し、
処理空気経路Aにヒートポンプ200の低温熱源210
を配して処理空気を冷却するとともに、デシカント10
3通過後の処理空気とデシカント103通過前の再生空
気との間で顕熱交換を行なう熱交換器104を設けるこ
とが考えられる。ここでは、デシカント103が、処理
空気経路Aと再生空気経路Bの双方に跨って回転するデ
シカントロータを用いている。
【0005】これにより、図11に示すように、ヒート
ポンプ200による冷却効果(Δq)の他に、処理空気
と再生空気の間の顕熱交換による冷却効果(ΔQ−Δ
q)を併せた冷却効果(ΔQ)を得ることができるの
で、コンパクトな構成で図の空調システムより高い効率
を得ることができる。
ポンプ200による冷却効果(Δq)の他に、処理空気
と再生空気の間の顕熱交換による冷却効果(ΔQ−Δ
q)を併せた冷却効果(ΔQ)を得ることができるの
で、コンパクトな構成で図の空調システムより高い効率
を得ることができる。
【0006】しかしながら、この構成の空調システムに
おいても、ヒートポンプの高温熱源と低温熱源の温度差
が、すなわち温度ヘッドが、図11に示すように高くな
り(ΔT)、そのためにエネルギー効率の改善が不充分
であった。
おいても、ヒートポンプの高温熱源と低温熱源の温度差
が、すなわち温度ヘッドが、図11に示すように高くな
り(ΔT)、そのためにエネルギー効率の改善が不充分
であった。
【0007】この発明は、上記課題に鑑み、コンパクト
な構成でかつ高いエネルギー効率を得ることができる空
調システムを提供することを目的とする。
な構成でかつ高いエネルギー効率を得ることができる空
調システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、処理空気中の水分を吸着するデシカントと、処理空
気を低熱源、再生空気を高熱源として動作して再生空気
にデシカント再生用の熱を供給するヒートポンプとを備
えた空調システムにおいて、処理空気を、上記デシカン
トに導いて第1の吸着を行い、さらに熱交換器に導いて
上記ヒートポンプにより加熱される前の再生空気との間
で熱交換を行って冷却し、さらに上記デシカントに導い
て第2の吸着を行い、さらに上記ヒートポンプの低熱源
との間で熱交換を行って冷却するようにした処理空気経
路が設けられていることを特徴とする空調システムであ
る。
は、処理空気中の水分を吸着するデシカントと、処理空
気を低熱源、再生空気を高熱源として動作して再生空気
にデシカント再生用の熱を供給するヒートポンプとを備
えた空調システムにおいて、処理空気を、上記デシカン
トに導いて第1の吸着を行い、さらに熱交換器に導いて
上記ヒートポンプにより加熱される前の再生空気との間
で熱交換を行って冷却し、さらに上記デシカントに導い
て第2の吸着を行い、さらに上記ヒートポンプの低熱源
との間で熱交換を行って冷却するようにした処理空気経
路が設けられていることを特徴とする空調システムであ
る。
【0009】このように、間に熱交換による冷却工程を
含む2段階の吸着工程としたことにより、同じ熱を汲み
上げるヒートポンプの最低温度が高くなる。従って、ヒ
ートポンプの温度ヘッドが小さくなり、省エネルギーと
なる。また、同じデシカントを使って2回吸着させるの
で、吸湿能力を大きくとれるため、相対的に装置を小型
化することができる。
含む2段階の吸着工程としたことにより、同じ熱を汲み
上げるヒートポンプの最低温度が高くなる。従って、ヒ
ートポンプの温度ヘッドが小さくなり、省エネルギーと
なる。また、同じデシカントを使って2回吸着させるの
で、吸湿能力を大きくとれるため、相対的に装置を小型
化することができる。
【0010】請求項2に記載の発明は、上記デシカント
の各領域が、上記第1の吸着工程、上記第2の吸着工程
及び再生工程を順次経るように構成されていることを特
徴とする請求項1に記載の空調システムである。請求項
3に記載の発明は、上記デシカントは、その各領域が該
デシカントの回転によって上記各工程を行なう位置に順
次移動するようになっていることを特徴とする請求項2
に記載の空調システムである。
の各領域が、上記第1の吸着工程、上記第2の吸着工程
及び再生工程を順次経るように構成されていることを特
徴とする請求項1に記載の空調システムである。請求項
3に記載の発明は、上記デシカントは、その各領域が該
デシカントの回転によって上記各工程を行なう位置に順
次移動するようになっていることを特徴とする請求項2
に記載の空調システムである。
【0011】請求項4に記載の発明は、前記ヒートポン
プが蒸気圧縮式ヒートポンプであることを特徴とする請
求項1に記載の空調システムである。請求項5に記載の
発明は、前記ヒートポンプが吸収式ヒートポンプである
ことを特徴とする請求項1に記載の空調システムであ
る。
プが蒸気圧縮式ヒートポンプであることを特徴とする請
求項1に記載の空調システムである。請求項5に記載の
発明は、前記ヒートポンプが吸収式ヒートポンプである
ことを特徴とする請求項1に記載の空調システムであ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係る空調システムの実施例を
図面を参照して説明する。図1は本発明に係る空調シス
テムを用いる場合のいくつかの例を示すもので、1は、
外気を処理して空調空間2に導く外調機であり、3は、
空調空間2の空気を循環させて処理する空調機である。
図面を参照して説明する。図1は本発明に係る空調シス
テムを用いる場合のいくつかの例を示すもので、1は、
外気を処理して空調空間2に導く外調機であり、3は、
空調空間2の空気を循環させて処理する空調機である。
【0013】図2は、この発明の第1の実施例である冷
房用の外調機1を示す。この外調機1は、水分の吸着と
放出(再生)を繰り返すデシカントロータ103とヒー
トポンプ200を用いるデシカント外調機である。すな
わち、このデシカント外調機1には、外気を処理して室
内に導入する処理空気経路Aと、室内空気を再生空気と
して用いて室外へ放出する再生空気経路Bとが設けられ
ている。そして、これらの外気導入経路A及び室内空気
放出経路Bの間には、上記のデシカントロータ103、
熱交換器104及びデシカント外調機1の熱源となるヒ
ートポンプ200が設けられている。ヒートポンプ20
0としては、任意のものを採用して良いが、ここでは、
出願人が先に特願平8−22133において提案した蒸
気圧縮式ヒートポンプを用いるものとする。
房用の外調機1を示す。この外調機1は、水分の吸着と
放出(再生)を繰り返すデシカントロータ103とヒー
トポンプ200を用いるデシカント外調機である。すな
わち、このデシカント外調機1には、外気を処理して室
内に導入する処理空気経路Aと、室内空気を再生空気と
して用いて室外へ放出する再生空気経路Bとが設けられ
ている。そして、これらの外気導入経路A及び室内空気
放出経路Bの間には、上記のデシカントロータ103、
熱交換器104及びデシカント外調機1の熱源となるヒ
ートポンプ200が設けられている。ヒートポンプ20
0としては、任意のものを採用して良いが、ここでは、
出願人が先に特願平8−22133において提案した蒸
気圧縮式ヒートポンプを用いるものとする。
【0014】デシカントロータ103は、図9において
説明したものと同じように、デシカントが、処理空気経
路Aと再生空気経路Bの双方に跨って所定のサイクルで
回転するように構成されているが、ここでは図3に示す
ように処理空気を流通させる部分がさらに2つに分割さ
れており、これらは、後述するように、第1の吸着部1
03aと第2の吸着部103bとして異なる処理空気経
路が接続されている。
説明したものと同じように、デシカントが、処理空気経
路Aと再生空気経路Bの双方に跨って所定のサイクルで
回転するように構成されているが、ここでは図3に示す
ように処理空気を流通させる部分がさらに2つに分割さ
れており、これらは、後述するように、第1の吸着部1
03aと第2の吸着部103bとして異なる処理空気経
路が接続されている。
【0015】処理空気経路Aは、室外空間と外気OA導
入用の送風機102の吸込口とを経路107を介して接
続し、送風機102の吐出口をデシカントロータ103
の第1の吸着部103aの入口と経路108を介して接
続し、デシカントロータ103の第1の吸着部103a
の出口を再生空気と熱交換関係にある顕熱熱交換器10
4と経路109を介して接続し、顕熱熱交換器104の
処理空気の出口をデシカントロータ103の第2の吸着
部103bの入口と経路110を介して接続し、第2の
吸着部103bの出口を冷水熱交換器(冷却器)210
の処理空気の入口と経路111を介して接続し、冷却器
210の処理空気の出口を空調空間2と経路112を介
して接続して形成されている。これにより、外気OAを
取り入れて処理して給気SAとして室内に導入するサイ
クルを形成する。
入用の送風機102の吸込口とを経路107を介して接
続し、送風機102の吐出口をデシカントロータ103
の第1の吸着部103aの入口と経路108を介して接
続し、デシカントロータ103の第1の吸着部103a
の出口を再生空気と熱交換関係にある顕熱熱交換器10
4と経路109を介して接続し、顕熱熱交換器104の
処理空気の出口をデシカントロータ103の第2の吸着
部103bの入口と経路110を介して接続し、第2の
吸着部103bの出口を冷水熱交換器(冷却器)210
の処理空気の入口と経路111を介して接続し、冷却器
210の処理空気の出口を空調空間2と経路112を介
して接続して形成されている。これにより、外気OAを
取り入れて処理して給気SAとして室内に導入するサイ
クルを形成する。
【0016】一方、再生空気経路Bは、室内空間を再生
空気用の送風機140の吸込口と経路124を介して接
続し、送風機140の吐出口を処理空気(外気)と熱交
換関係にある顕熱熱交換器104と接続し、顕熱熱交換
器104の再生空気の出口は温水熱交換器(加熱器)2
20と経路126を介して接続し、加熱器220の再生
空気の出口はデシカントロータ103の再生空気入口と
経路127を介して接続し、デシカントロータ103の
再生空気の出口は室外空間と経路128を介して接続し
て形成されている。これにより、室内空気(還気)RA
を取り込んで、排気EXとして外部に捨てるサイクルを
形成する。
空気用の送風機140の吸込口と経路124を介して接
続し、送風機140の吐出口を処理空気(外気)と熱交
換関係にある顕熱熱交換器104と接続し、顕熱熱交換
器104の再生空気の出口は温水熱交換器(加熱器)2
20と経路126を介して接続し、加熱器220の再生
空気の出口はデシカントロータ103の再生空気入口と
経路127を介して接続し、デシカントロータ103の
再生空気の出口は室外空間と経路128を介して接続し
て形成されている。これにより、室内空気(還気)RA
を取り込んで、排気EXとして外部に捨てるサイクルを
形成する。
【0017】さらに、加熱器220の熱媒体(温水)入
口を経路221を介してヒートポンプ200の温水経路
出口に接続し、加熱器220の温水出口を経路222を
介してヒートポンプの温水経路入口に接続する。また、
冷却器210の冷水入口を経路211を介してヒートポ
ンプ200の冷水経路出口に接続し、冷却器210の冷
水出口を経路212を介してヒートポンプ200の冷水
経路入口に接続する。なお図中、丸で囲ったアルファベ
ットK〜Tは、図3と対応する空気の状態を示す記号で
あり、SAは給気(処理された外気)を、RAは還気
(放出される室内空気)を、OAは外気を、EXは排気
を表す。
口を経路221を介してヒートポンプ200の温水経路
出口に接続し、加熱器220の温水出口を経路222を
介してヒートポンプの温水経路入口に接続する。また、
冷却器210の冷水入口を経路211を介してヒートポ
ンプ200の冷水経路出口に接続し、冷却器210の冷
水出口を経路212を介してヒートポンプ200の冷水
経路入口に接続する。なお図中、丸で囲ったアルファベ
ットK〜Tは、図3と対応する空気の状態を示す記号で
あり、SAは給気(処理された外気)を、RAは還気
(放出される室内空気)を、OAは外気を、EXは排気
を表す。
【0018】次に、前述のように構成されたヒートポン
プ200を熱源機とするデシカント外調機1の動作を、
図4のモリエル線を参照して説明する。導入される外気
(処理空気:状態K)は経路107を経て送風機102
に吸引され、昇圧されて経路108を経てデシカントロ
ータ103の第1の吸着部103aに送られ、デシカン
トロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着されて絶対湿度
が低下するとともに吸着熱によって空気は温度上昇する
(状態L)。湿度が下がり温度が上昇した空気は経路1
09を経て顕熱熱交換器104に送られ、還気(再生空
気)と熱交換して冷却される(状態M)。
プ200を熱源機とするデシカント外調機1の動作を、
図4のモリエル線を参照して説明する。導入される外気
(処理空気:状態K)は経路107を経て送風機102
に吸引され、昇圧されて経路108を経てデシカントロ
ータ103の第1の吸着部103aに送られ、デシカン
トロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着されて絶対湿度
が低下するとともに吸着熱によって空気は温度上昇する
(状態L)。湿度が下がり温度が上昇した空気は経路1
09を経て顕熱熱交換器104に送られ、還気(再生空
気)と熱交換して冷却される(状態M)。
【0019】冷却された空気は経路110を経てデシカ
ントロータの第2の吸着部103bに送られ、デシカン
トロータの吸湿剤で再度空気中の水分を吸着されて絶対
湿度が低下するとともに吸着熱によって空気は温度上昇
する(状態N)。冷却された空気は経路111を経て冷
却器210に送られて再度冷却される(状態P)。冷却
された空気は経路112を経て室内空間に供給される。
このようにして外気(状態K)と給気(状態N)との間
にはエンタルピ差ΔQが生じるとともに、室内空間(状
態Q)との間にもエンタルピ差及び絶対湿度差が生じ、
これによって室内空間の冷房が行われる。
ントロータの第2の吸着部103bに送られ、デシカン
トロータの吸湿剤で再度空気中の水分を吸着されて絶対
湿度が低下するとともに吸着熱によって空気は温度上昇
する(状態N)。冷却された空気は経路111を経て冷
却器210に送られて再度冷却される(状態P)。冷却
された空気は経路112を経て室内空間に供給される。
このようにして外気(状態K)と給気(状態N)との間
にはエンタルピ差ΔQが生じるとともに、室内空間(状
態Q)との間にもエンタルピ差及び絶対湿度差が生じ、
これによって室内空間の冷房が行われる。
【0020】上記の吸着工程において、第2の吸着が起
きるのは、以下の理由による。すなわち、熱交換器10
4により状態Lから状態Mまで等湿度で冷却すると相対
湿度が上がるので、再度デシカント103で吸着工程を
行なうポテンシャルが生じる。その吸着ポテンシャルの
差を使って第2の吸着を行なう。
きるのは、以下の理由による。すなわち、熱交換器10
4により状態Lから状態Mまで等湿度で冷却すると相対
湿度が上がるので、再度デシカント103で吸着工程を
行なうポテンシャルが生じる。その吸着ポテンシャルの
差を使って第2の吸着を行なう。
【0021】デシカントの再生は次のように行われる。
再生用の室内空気(RA:状態Q)は経路124を経て
送風機140に吸引され、昇圧されて顕熱熱交換器10
4に送られ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し(状
態:R)、経路126を経て加熱器220に流入し、温
水によって加熱され60〜80℃まで温度上昇し、相対
湿度が低下する(状態S)。
再生用の室内空気(RA:状態Q)は経路124を経て
送風機140に吸引され、昇圧されて顕熱熱交換器10
4に送られ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し(状
態:R)、経路126を経て加熱器220に流入し、温
水によって加熱され60〜80℃まで温度上昇し、相対
湿度が低下する(状態S)。
【0022】この過程は再生空気の顕熱変化であり、空
気の比熱は温水に比べて著しく低く温度変化が大きいた
め、温水の流量を減少させて温度変化を大きくしても熱
交換は効率良く行われる。温水の利用温度差を大きくと
ることによって流量が少なくなるため、搬送動力が低減
される。
気の比熱は温水に比べて著しく低く温度変化が大きいた
め、温水の流量を減少させて温度変化を大きくしても熱
交換は効率良く行われる。温水の利用温度差を大きくと
ることによって流量が少なくなるため、搬送動力が低減
される。
【0023】加熱器220を出て相対湿度が低下した再
生空気はデシカントロータ103を通過してデシカント
ロータの水分を除去する(状態T)。デシカントロータ
103を通過した再生空気は経路128を経て排気EX
として外部に捨てられる。このようにしてデシカント1
03の再生と処理空気の除湿、冷却をくりかえし行うこ
とによって、デシカントによる外気の空調を行う。
生空気はデシカントロータ103を通過してデシカント
ロータの水分を除去する(状態T)。デシカントロータ
103を通過した再生空気は経路128を経て排気EX
として外部に捨てられる。このようにしてデシカント1
03の再生と処理空気の除湿、冷却をくりかえし行うこ
とによって、デシカントによる外気の空調を行う。
【0024】このハイブリッドデシカント外調機では、
間に熱交換による冷却工程を含む2段階の吸着工程とし
たことにより、同じ熱ΔQを汲み上げるヒートポンプ2
00の最低温度が、図10に示す場合と比べると、状態
(N)から状態Pに移動する。従って、ヒートポンプ2
00の温度ヘッドΔT2がΔT1と小さくなり、省エネ
ルギーとなる。また、同じデシカントを使って2回吸着
させるので、吸湿能力を大きくとれるため、相対的に装
置を小型化することができる。
間に熱交換による冷却工程を含む2段階の吸着工程とし
たことにより、同じ熱ΔQを汲み上げるヒートポンプ2
00の最低温度が、図10に示す場合と比べると、状態
(N)から状態Pに移動する。従って、ヒートポンプ2
00の温度ヘッドΔT2がΔT1と小さくなり、省エネ
ルギーとなる。また、同じデシカントを使って2回吸着
させるので、吸湿能力を大きくとれるため、相対的に装
置を小型化することができる。
【0025】このように構成されたデシカント外調機1
のエネルギー効率を考える。ヒートポンプ200の圧縮
機動力を1の熱量とすると、この種のヒートポンプの温
度リフトは最低でも冷水15℃から熱を汲み上げて70
℃まで昇温させるために55℃の温度リフトとなり、通
常のヒートポンプの温度リフト45℃に比べて22%増
加し、圧力比が若干高くなるため動作係数は大略3程度
に設計できる。従って、冷水からの入熱量は3となり、
一方、出熱は合計1+3で4となり、この熱量が全て温
水を加熱してデシカント外調機に使用される。
のエネルギー効率を考える。ヒートポンプ200の圧縮
機動力を1の熱量とすると、この種のヒートポンプの温
度リフトは最低でも冷水15℃から熱を汲み上げて70
℃まで昇温させるために55℃の温度リフトとなり、通
常のヒートポンプの温度リフト45℃に比べて22%増
加し、圧力比が若干高くなるため動作係数は大略3程度
に設計できる。従って、冷水からの入熱量は3となり、
一方、出熱は合計1+3で4となり、この熱量が全て温
水を加熱してデシカント外調機に使用される。
【0026】デシカント空調機の単体におけるエネルギ
効率を示す動作係数(COP)は図4における冷房効果
ΔQを再生加熱量で除した値で示されるが、大略最大で
0.8〜1.2であることが一般に報告されている。従
って、デシカント空調機の動作係数(COP)を大略1
とすると、デシカント空調機によって1の冷房効果が得
られることになるので、ヒートポンプの圧縮機入力を1
とするとデシカント空調機の駆動熱量は4となり、従っ
て温水によって4の冷房効果が得られる。本空調システ
ムでは、この他に冷水による冷房効果が3あるので合計
7の冷房効果が得られ、このデシカント外調機全体の動
作係数は、 動作係数=冷房効果/圧縮機入力=7 となる。この値は従来システムの値「4以下」を大幅に
上回り、約45%の省エネルギー効果がある。
効率を示す動作係数(COP)は図4における冷房効果
ΔQを再生加熱量で除した値で示されるが、大略最大で
0.8〜1.2であることが一般に報告されている。従
って、デシカント空調機の動作係数(COP)を大略1
とすると、デシカント空調機によって1の冷房効果が得
られることになるので、ヒートポンプの圧縮機入力を1
とするとデシカント空調機の駆動熱量は4となり、従っ
て温水によって4の冷房効果が得られる。本空調システ
ムでは、この他に冷水による冷房効果が3あるので合計
7の冷房効果が得られ、このデシカント外調機全体の動
作係数は、 動作係数=冷房効果/圧縮機入力=7 となる。この値は従来システムの値「4以下」を大幅に
上回り、約45%の省エネルギー効果がある。
【0027】一方、エアコン3においても省エネルギー
が達成される。つまり、デシカント外調機1により、室
内に供給する空気SAは還気RAより低い絶対湿度にす
ることができるから、水分を室内に持ち込まないで済
む。従って、エアコン3で除湿をする必要がなくなり、
空気の顕熱処理をするだけで良くなる。従って、エアコ
ン3は、空気を20℃程度に冷却すればよく、蒸発温度
がおよそ10℃高くとれる。これにより、温度ヘッドが
小さくなる(例えば、40℃から30℃)。
が達成される。つまり、デシカント外調機1により、室
内に供給する空気SAは還気RAより低い絶対湿度にす
ることができるから、水分を室内に持ち込まないで済
む。従って、エアコン3で除湿をする必要がなくなり、
空気の顕熱処理をするだけで良くなる。従って、エアコ
ン3は、空気を20℃程度に冷却すればよく、蒸発温度
がおよそ10℃高くとれる。これにより、温度ヘッドが
小さくなる(例えば、40℃から30℃)。
【0028】これによる省エネルギー率は、 ΔT1/ΔT2=30/40=0.75 であるから約25%となる。従って、システム全体とし
ての効率は、平均的な空調負荷の顕熱比が0.7である
ことから、潜熱を負担する外調機と顕熱を負担するエア
コンのそれぞれの負荷割合が大略3:7であることを勘
案すると、 0.3×0.55+0.7×0.75=0.69 となり、省エネルギー率は約31%となる。
ての効率は、平均的な空調負荷の顕熱比が0.7である
ことから、潜熱を負担する外調機と顕熱を負担するエア
コンのそれぞれの負荷割合が大略3:7であることを勘
案すると、 0.3×0.55+0.7×0.75=0.69 となり、省エネルギー率は約31%となる。
【0029】また、エアコン3で除湿をする必要がなく
なり、これにドレンが不要となるので、設備コストや操
作の手間を削減することができる。なお、本実施例で
は、ヒートポンプ200として蒸気圧縮式ヒートポンプ
を用いたが、前述した内容によれば、ヒートポンプ作用
のある熱源機であれば何でもよく、例えば、特願平7−
333053に提案したような吸収式ヒートポンプを用
いても差し支えなく、同様の効果を得ることができる。
また、本実施例では、熱移送媒体として冷温水を用いた
が、これに替えて直接冷媒の蒸発、凝縮作用を利用する
方式を用いても差し支えない。
なり、これにドレンが不要となるので、設備コストや操
作の手間を削減することができる。なお、本実施例で
は、ヒートポンプ200として蒸気圧縮式ヒートポンプ
を用いたが、前述した内容によれば、ヒートポンプ作用
のある熱源機であれば何でもよく、例えば、特願平7−
333053に提案したような吸収式ヒートポンプを用
いても差し支えなく、同様の効果を得ることができる。
また、本実施例では、熱移送媒体として冷温水を用いた
が、これに替えて直接冷媒の蒸発、凝縮作用を利用する
方式を用いても差し支えない。
【0030】図5は、この発明の第2の実施例であり、
暖房用の外調機1として用いたものである。暖房の場合
は、処理空気は除湿・冷却されて捨てられ、再生空気は
加湿・加熱されて利用される。この例では、室内空気
(還気)RAを処理空気として処理空気経路Aに流通さ
せ、排気EXとする。一方、外気OAを再生空気として
再生空気経路Bに流通させ、この再生空気を給気SAと
する。
暖房用の外調機1として用いたものである。暖房の場合
は、処理空気は除湿・冷却されて捨てられ、再生空気は
加湿・加熱されて利用される。この例では、室内空気
(還気)RAを処理空気として処理空気経路Aに流通さ
せ、排気EXとする。一方、外気OAを再生空気として
再生空気経路Bに流通させ、この再生空気を給気SAと
する。
【0031】この例においても、先の実施例と同様に、
ヒートポンプ200の温度ヘッドをより小さくすること
で省エネルギー効果が得られ、また、装置の小型化も図
れる。さらに、図10の場合には、処理空気がヒートポ
ンプ200の低熱源熱交換器210における冷却工程で
低温・高湿度の状態(N)に至るので、その過程で凝結
により霜入りの空気となることがあり、場合によっては
氷点下になって熱交換器210で着霜する場合があるの
に対して、この例では、図6に示すように状態Mから
N,Pの経路を通るので熱交換器210で着霜するよう
な状態とならない。従って、利用温度幅が大きくとれる
ので、ヒートポンプ200の能力の向上が図れる。
ヒートポンプ200の温度ヘッドをより小さくすること
で省エネルギー効果が得られ、また、装置の小型化も図
れる。さらに、図10の場合には、処理空気がヒートポ
ンプ200の低熱源熱交換器210における冷却工程で
低温・高湿度の状態(N)に至るので、その過程で凝結
により霜入りの空気となることがあり、場合によっては
氷点下になって熱交換器210で着霜する場合があるの
に対して、この例では、図6に示すように状態Mから
N,Pの経路を通るので熱交換器210で着霜するよう
な状態とならない。従って、利用温度幅が大きくとれる
ので、ヒートポンプ200の能力の向上が図れる。
【0032】図7は、この発明の第3の実施例であり、
冷房用の空調機3として用いたものである。この例で
は、室内空気(還気)RAを処理空気として処理空気経
路Aに流通させ、この処理空気を給気SAとし、一方、
外気OAを再生空気として再生空気経路Bに流通させ、
この再生空気を排気EXとする。構成及び動作は、図2
乃至図4に準ずるので省略する。この例においても、先
の実施例と同様に、ヒートポンプ200の温度ヘッドを
より小さくすることで省エネルギー効果が得られ、ま
た、吸湿能力が大きくとれるので装置の小型化も図れ
る。
冷房用の空調機3として用いたものである。この例で
は、室内空気(還気)RAを処理空気として処理空気経
路Aに流通させ、この処理空気を給気SAとし、一方、
外気OAを再生空気として再生空気経路Bに流通させ、
この再生空気を排気EXとする。構成及び動作は、図2
乃至図4に準ずるので省略する。この例においても、先
の実施例と同様に、ヒートポンプ200の温度ヘッドを
より小さくすることで省エネルギー効果が得られ、ま
た、吸湿能力が大きくとれるので装置の小型化も図れ
る。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヒートポンプとデシカントを用いたハイブリッドな空調
方式において、間に熱交換による冷却工程を含む2段階
の吸着工程としたことにより、ヒートポンプの温度ヘッ
ドを小さくすることができ、省エネルギーとなるととも
に、同じデシカントを使って2回吸着させるので、吸湿
能力を大きくとれるため、相対的に装置を小型化するこ
とができる。
ヒートポンプとデシカントを用いたハイブリッドな空調
方式において、間に熱交換による冷却工程を含む2段階
の吸着工程としたことにより、ヒートポンプの温度ヘッ
ドを小さくすることができ、省エネルギーとなるととも
に、同じデシカントを使って2回吸着させるので、吸湿
能力を大きくとれるため、相対的に装置を小型化するこ
とができる。
【図1】本発明に係る空調システムの適用例を示す図で
ある。
ある。
【図2】第1の実施例に係るデシカント外調機の基本構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図3】デシカントの構成を示す図である。
【図4】図2の実施例に係る空気のデシカント空調サイ
クルをモリエル線図で示す説明図である。
クルをモリエル線図で示す説明図である。
【図5】第2の実施例に係るデシカント外調機の基本構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図6】図5の実施例に係る空気のデシカント空調サイ
クルをモリエル線図で示す説明図である。
クルをモリエル線図で示す説明図である。
【図7】第3の実施例に係るデシカント空調機の基本構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
【図8】図7の実施例に係る空気のデシカント空調サイ
クルをモリエル線図で示す説明図である。
クルをモリエル線図で示す説明図である。
【図9】従来の空調システムの構成を示す説明図であ
る。
る。
【図10】仮想的な例のデシカント外調機の構成を示す
説明図である。
説明図である。
【図11】図10の例の空気のデシカント空調サイクル
をモリエル線図で示す説明図である。
をモリエル線図で示す説明図である。
1 デシカント外調機 2 室内空間 3 空調機 200 ヒートポンプ 102,140 送風機 103 デシカントロータ 103a 第1の吸着部 103b 第2の吸着部 104 顕熱熱交換器 210 冷却器(冷水熱交換器) 220 加熱器(温水熱交換器) A 処理空気経路 B 再生空気経路 SA 給気 RA 還気 EX 排気 OA 外気 ΔQ 冷房効果 Δq 冷水による冷却量 ΔH 温水による加熱量
Claims (5)
- 【請求項1】 処理空気中の水分を吸着するデシカント
と、処理空気を低熱源、再生空気を高熱源として動作し
て再生空気にデシカント再生用の熱を供給するヒートポ
ンプとを備えた空調システムにおいて、 処理空気を、上記デシカントに導いて第1の吸着を行
い、さらに熱交換器に導いて上記ヒートポンプにより加
熱される前の再生空気との間で熱交換を行って冷却し、
さらに上記デシカントに導いて第2の吸着を行い、さら
に上記ヒートポンプの低熱源との間で熱交換を行って冷
却するようにした処理空気経路が設けられていることを
特徴とする空調システム。 - 【請求項2】 上記デシカントの各領域が、上記第1の
吸着工程、上記第2の吸着工程及び再生工程を順次経る
ように構成されていることを特徴とする請求項1に記載
の空調システム。 - 【請求項3】 上記デシカントは、その各領域が該デシ
カントの回転によって上記各工程を行なう位置に順次移
動するようになっていることを特徴とする請求項2に記
載の空調システム。 - 【請求項4】 前記ヒートポンプが蒸気圧縮式ヒートポ
ンプであることを特徴とする請求項1に記載の空調シス
テム。 - 【請求項5】 前記ヒートポンプが吸収式ヒートポンプ
であることを特徴とする請求項1に記載の空調システ
ム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8153412A JPH09318129A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 空調システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8153412A JPH09318129A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 空調システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09318129A true JPH09318129A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15561933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8153412A Pending JPH09318129A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 空調システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09318129A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999036733A1 (en) * | 1998-01-14 | 1999-07-22 | Ebara Corporation | Desiccant assisted air conditioning system |
JP2009121698A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Japan Exlan Co Ltd | デシカント空調装置 |
WO2010053015A1 (ja) | 2008-11-07 | 2010-05-14 | ヤンマー株式会社 | デシカント空調装置 |
JP2012026700A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | デシカント空調システム |
JP2015048945A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-03-16 | 高砂熱学工業株式会社 | デシカント空調装置、及びデシカント空調方法 |
CN104501322A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-04-08 | 重庆大学 | 一种吸收式内冷型溶液除湿系统 |
CN105020807A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-04 | 西安工程大学 | 过冷型热泵式溶液调湿与蒸发冷却复合的空调系统 |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP8153412A patent/JPH09318129A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999036733A1 (en) * | 1998-01-14 | 1999-07-22 | Ebara Corporation | Desiccant assisted air conditioning system |
JP2009121698A (ja) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Japan Exlan Co Ltd | デシカント空調装置 |
WO2010053015A1 (ja) | 2008-11-07 | 2010-05-14 | ヤンマー株式会社 | デシカント空調装置 |
JP2012026700A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | デシカント空調システム |
JP2015048945A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-03-16 | 高砂熱学工業株式会社 | デシカント空調装置、及びデシカント空調方法 |
CN104501322A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-04-08 | 重庆大学 | 一种吸收式内冷型溶液除湿系统 |
CN105020807A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-04 | 西安工程大学 | 过冷型热泵式溶液调湿与蒸发冷却复合的空调系统 |
CN105020807B (zh) * | 2015-07-06 | 2018-10-02 | 西安工程大学 | 过冷型热泵式溶液调湿与蒸发冷却复合的空调系统 |
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